RU2254586C1 - Способ определения фидера с однофазным дуговым замыканием на землю в радиальных распределительных кабельных сетях - Google Patents
Способ определения фидера с однофазным дуговым замыканием на землю в радиальных распределительных кабельных сетях Download PDFInfo
- Publication number
- RU2254586C1 RU2254586C1 RU2003137341/28A RU2003137341A RU2254586C1 RU 2254586 C1 RU2254586 C1 RU 2254586C1 RU 2003137341/28 A RU2003137341/28 A RU 2003137341/28A RU 2003137341 A RU2003137341 A RU 2003137341A RU 2254586 C1 RU2254586 C1 RU 2254586C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- feeder
- phase
- currents
- buses
- ground
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
Abstract
Предлагаемое изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для определения фидера с однофазным дуговым замыканием на землю в радиальных распределительных кабельных сетях 6-10 кВ с изолированной, резонансно компенсированной или заземленной через высокоомный резистор нейтралью. Сущность: способ заключается в том, что в режиме однофазного замыкания регистрируют переходные напряжения на шинах главного пункта питания и первые полуволны переходных токов в отходящих фидерах и сопоставляют полярности токов, фидер, имеющий полярность тока, противоположную по отношению к остальным, считается поврежденным, при этом сначала выполняют распознавание режима замыкания на основе анализа фазных напряжений на шинах главного пункта питания, после чего сопоставляют полярности первых полуволн переходных токов, регистрируемых в проводниках, соединяющих оболочки кабелей с контуром заземления подстанции. Технический результат изобретения: повышение достоверности. 4 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для определения фидера (питающей линии) с однофазным дуговым замыканием (ОДЗ) на землю в радиальных распределительных кабельных сетях 6-10 кВ с изолированной, резонансно компенсированной или заземленной через высокоомный резистор нейтралью.
Известен способ определения фидера с однофазным дуговым замыканием на землю в радиальных распределительных кабельных сетях, основанный на анализе установившихся значений высших гармонических составляющих тока нулевой последовательности (Iз0в.г.) [1]. В этом способе выделение поврежденного фидера осуществляется путем сопоставления (сравнения) значений высокочастотных токов в поврежденных и неповрежденных присоединениях: в поврежденном присоединении Iз0в.г. имеет максимальное значение.
В силу того, что в данном способе в качестве входной измеряемой величины используется установившееся значение тока, то он оказывается неприспособленным для выделения фидеров с кратковременными самоустраняющимися замыканиями, в то время как эта информация важна для оценки состояния изоляции и целенаправленного проведения профилактических испытаний линий с ослабленной изоляцией.
Кроме того, известен способ определения фидера с однофазным дуговым замыканием на землю в распределительных кабельных сетях [2], принятый в качестве прототипа и применимый при кратковременных самоустраняющихся замыканиях, согласно которому в момент повреждения регистрируют переходное напряжение нулевой последовательности и первые полуволны высокочастотных токов нулевой последовательности в отходящих фидерах. По напряжению и току определяют начальный знак направления мощности для всех фидеров. Фидер, имеющий знак направления мощности (определяемый полярностью тока), противоположный остальным, принимается поврежденным.
В данном способе в зависимости от начального знака направления мощности срабатывают пороговые устройства, приводящие к запуску устройства возврата, которое при отсутствии устойчивого повреждения через некоторое время tзд возвращает пороговые устройства в исходное состояние. Это время tзд выбирается, исходя из условия отстройки от различного рода помех (например, вызванных коммутациями в сети или появлением высших гармонических составляющих в напряжении) и составляет от 7 до 10 мс. Указанная задержка срабатывания устройства возврата определяется длительностью существования напряжения нулевой последовательности 3U0 при помехах. Если помеха в течение указанного времени не устранится или возникнет повторно в конце интервала tзд, приводя к появлению напряжения 3U0, то возникает ложное срабатывание (сигнализация).
В данном способе возможно неселективное определение фидера из-за искажения фазовых соотношений между током и напряжением, возникающим в момент однофазного замыкания на землю в отраженной от конца поврежденной линии волне [3]. Искажения в волну напряжения также вносятся измерительным электромагнитным трансформатором напряжения из-за достаточно высокого частотного спектра волны, достигающего десятков - сотен килогерц. Частотные характеристики трансформаторов напряжения таковы, что они способны трансформировать периодические составляющие только до нескольких килогерц: при более высоких частотах сказывается межвитковая емкость первичной обмотки [1, стр.294]. При этом неправильно фиксируется знак мощности. Ограничивая полосу регистрируемых частот для повышения селективности выделения фидера с замыканием, существенно снижается область применения данного способа, особенно для кабельных сетей, в которых волновые процессы высокочастотны в силу незначительных длин линий.
Анализ приведенного уровня техники свидетельствует о том, что задачей изобретения является создание более достоверного способа определения фидера с однофазным дуговым замыканием в радиальных распределительных кабельных сетях.
Это достигается тем, что в известном способе выделения поврежденного фидера регистрируют переходные напряжения на шинах главного пункта питания и первые полуволны переходных токов в отходящих фидерах и сопоставляют полярности токов; фидер, имеющий полярность тока противоположную по отношению к остальным, считается поврежденным, при этом сначала выполняют распознавание режима замыкания, анализируя фазные напряжения на шинах главного пункта питания, после чего сопоставляют полярности первых полуволн переходных токов, регистрируемых в проводниках, соединяющих оболочки кабелей с контуром заземления подстанции.
На фиг.1 приведен фрагмент радиальной кабельной сети, в которой реализуется предлагаемый способ; на фиг.2 - осциллограмма фазных напряжений (кВ) [4] и их производных (кВ/с) при ОДЗ в реальной кабельной сети 10 кВ с изолированной нейтралью; на фиг.3 - расчетные осциллограммы фазных токов и тока в проводнике, соединяющем оболочку кабеля с контуром заземления подстанции; на фиг.4 - токи в оболочках неповрежденных и поврежденных фидеров и соответствующие логические напряжения.
В радиальной кабельной сети (фиг.1) энергия от главного пункта питания (ГПП) - понизительной подстанции 1 передается по кабельным линиям 2 к распределительным (РП), трансформаторным подстанциям (ТП) или нагрузке. В узлах сети (ГПП, РП) на проводниках, соединяющих оболочку с контуром заземления, имеющим некоторое сопротивление заземления RЗ 3, установлены ненасыщаемые (слабонасыщаемые) трансформаторы тока 4, нагруженные на сопротивление нагрузки 5.
Способ осуществляется следующим образом.
В процессе однофазного замыкания на землю на любой из отходящих линий 2 (фиг.1) на шинах главного пункта питания (узла питания) 1 фиксируют фазные напряжения (для чего может быть использована система мониторинга перенапряжений [4, 5]), и распознают вид повреждения - однофазное замыкание на землю. Измерение напряжений выполняют на шинах главного пункта питания с помощью емкостных делителей напряжения [4], не вносящих искажения в измеряемые величины вплоть до сотен килогерц. Для распознавания однофазного дугового замыкания на землю могут быть использованы разнообразные методы, например, с использованием систем искусственного интеллекта [6], когда на основе экспериментальных (или полученных численным моделированием) осциллограмм разнообразных повреждений в электрической сети формируется и обучается искусственная нейронная сеть (ИНС), выделяющая конкретный вид повреждения по реальным осциллограммам фазных напряжений переходного процесса, представленным в цифровой форме. Для распознавания ОДЗ также могут быть использованы приемы, заключающиеся в анализе характерных признаков вида повреждения, что реализуется, например, для резонансно компенсированных сетей в методе [7, 8], использующем совпадение полярностей (знаков) производных фазных напряжений (uγ) в момент замыкания на землю при превышении производными (в абсолютных значениях) некоторой уставки (Uуст), например, удвоенного значения максимума производной линейного напряжения сети uл и γ={A, B, C}) с последующим определением действующего значения интегрированием в течение ограниченного времени или для напряжения, представленного в виде числового массива, интегрируя по правилу прямоугольников - шаг дискретизации по времени, n - количество отсчетов за время интегрирования tи≅2 мс): при замыкании на землю действующее напряжение на поврежденной фазе в несколько раз (в зависимости от степени компенсации фазной емкости сети) меньше, чем на неповрежденных.
Для сетей с изолированной или заземленной через высокоомный резистор нейтралью помимо ИНС для распознавания может использоваться ранее указанный признак совпадения знаков производных фазных напряжений в сочетании с подсчетом не менее двух триад однополярных импульсов фазных производных за время порядка 12-15 мс (фиг.2).
После распознавания замыкания на землю любым из вышеприведенных методов выделяют поврежденный фидер, используя свойство противоположности полярностей первых полуволн высокочастотных токов, измеренных в проводниках, заземляющих оболочки кабелей на подстанциях. Это свойство аналогично принципу противоположности полярностей токов нулевой последовательности [2].
В первый момент замыкания на землю переходный ток нулевой последовательности , подтекающий со стороны главного пункта питания, и ток в оболочке (iоб), соединенной с контуром заземления подстанции, состоят, главным образом, из тока разряда фазной емкости. На фиг.3 приведены расчетные осциллограммы, полученные с помощью [9], при замыкании на фазе «С» в радиальной сети, состоящей из пяти кабелей разной протяженности (0,5; 1; 2; 3 и 4 км), из которых видно, что высокочастотные переходные токи неповрежденных фаз (iA, iB) несопоставимы по значениям с током поврежденной фазы (т.е. iC>>iA и г iC>>iB), а ток в оболочке противоположен по полярности и близок по амплитуде и форме к току поврежденной фазы (и току 3i0).
Ток, протекающий через оболочку поврежденного кабеля, имеет противоположное направление по отношению к токам неповрежденных кабелей (фиг.4). Высокочастотные токи замыкания (первые колебания) измеряют в проводниках, соединяющих оболочки кабелей с контуром заземления подстанции с помощью высокочастотных ненасыщаемых трансформаторов тока, например, трансформаторов с ферритовым магнитопроводом и немагнитным зазором. В качестве такового, например, можно использовать одновитковый трансформатор (с одним витком измеряемого тока в окне магнитопровода), выполненный на П-образном ферритовом магнитопроводе (марки М2000Н) сечением ~4 см2 с немагнитным зазором порядка 5 мм и вторичной обмоткой, содержащей несколько сотен витков и нагруженной на резистор сопротивлением порядка десятых долей Ома. По первым полуволнам токов, создающим на нагрузке трансформаторов тока падения напряжения, с помощью несложных электронных устройств без труда формируются логические напряжения, по полярности которых легко выделяется поврежденный фидер (фиг.4).
Таким образом, определение фидера с однофазным дуговым замыканием в радиальных распределительных кабельных сетях выполняется на основе достоверного факта замыкания на землю, устанавливаемого на основе анализа регистрируемых фазных напряжений сети, и определения поврежденного фидера по полярности первой полуволны тока в проводнике, соединяющем оболочку кабеля, с контуром заземления подстанции.
Список использованных источников
1. Гельфанд Я.С. Релейная защита распределительных сетей. М., 1982.
2. Л.Е.Дударев, В.В.Зубков, В.И.Стасенко. Комплексная защита от замыканий на землю. - Электрические станции, №7, 1981.
3. Борухман В.А. Об эксплуатации селективных защит от замыканий на землю в сетях 6-10 кВ и мероприятиях по их совершенствованию. - Энергетик, №1, 2000.
4. Качесов В.Е., Ларионов В.Н., Овсянников А.Г. О результатах мониторинга перенапряжений при однофазных дуговых замыканиях на землю в распределительных кабельных сетях. - Электрические станции, №8, 2002.
5. Диагностика и мониторинг кабельных сетей средних классов напряжения / Кадомская К.П., Качесов В.Е., Лавров Ю.А. и др. - Электротехника, №11, 2000.
6. A Fault Classification Method by RBF Neural Network With OLS Learning Procedure / Whei-Min Lin, Chin-Der Yang, Jia-Hong, Ming-Tong Tsaj. - IEEE Trans. on Power Delivery, Vol. 16, №4, Oct., 2001, pp.473-477.
7. Качесов В.Е., Лавров Ю.А., Овсянников А.Г. Ларионов В.Н., Павликов Д.Е. О мониторинге распределительных сетей / Труды Второй всероссийской научно-техн. конф. «Ограничение перенапряжений и режимы заземления нейтрали сетей 6-35 кВ», - Новосибирск, НГТУ, 15-17 октября, 2002.
8. Monitoring overvoltages in underground HV cable distribution networks / V.Dikoy, V.Kachesov, A.Ovsyannikov, V.Larionov. - CIGRE, 39th Session 2002, 21-103.
9. The Electromagnetic Transients Program (EMTP). Rule Book 1, 2. DCG/EPRI, 1996.
Claims (1)
- Способ определения фидера с однофазным дуговым замыканием на землю в радиальных распределительных кабельных сетях, основанный на том, что в режиме однофазного замыкания на землю регистрируют переходные напряжения на шинах главного пункта питания и первые полуволны переходных токов в отходящих фидерах, сопоставляют полярности токов, фидер, имеющий полярность тока, противоположную по отношению к остальным, считают поврежденным, отличающийся тем, что сначала выполняют распознавание режима замыкания, анализируя фазные напряжения на шинах главного пункта питания, после чего сопоставляют полярности первых полуволн переходных токов, регистрируемых в проводниках, соединяющих оболочки кабелей с контуром заземления подстанции.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003137341/28A RU2254586C1 (ru) | 2003-12-24 | 2003-12-24 | Способ определения фидера с однофазным дуговым замыканием на землю в радиальных распределительных кабельных сетях |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003137341/28A RU2254586C1 (ru) | 2003-12-24 | 2003-12-24 | Способ определения фидера с однофазным дуговым замыканием на землю в радиальных распределительных кабельных сетях |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2254586C1 true RU2254586C1 (ru) | 2005-06-20 |
Family
ID=35835913
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003137341/28A RU2254586C1 (ru) | 2003-12-24 | 2003-12-24 | Способ определения фидера с однофазным дуговым замыканием на землю в радиальных распределительных кабельных сетях |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2254586C1 (ru) |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2516371C1 (ru) * | 2013-02-05 | 2014-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Исследовательский центр "Бреслер" | Способ определения поврежденного фидера при замыкании на землю в распределительной сети |
RU2546188C1 (ru) * | 2011-03-17 | 2015-04-10 | Абб Текнолоджи Лтд. | Устройство и способ идентификации неисправности на линии передачи на основе напряжения |
RU2565060C2 (ru) * | 2013-09-10 | 2015-10-20 | Открытое акционерное общество "Межрегиональная распределительная сетевая компания Юга" (ОАО "МРСК Юга") | Способ централизованной селективной защиты от замыканий на землю в распределительной электрической сети |
CN107064733A (zh) * | 2017-03-15 | 2017-08-18 | 长沙理工大学 | 配电网柔性接地装置单相接地故障选线与消弧方法 |
RU2632989C2 (ru) * | 2012-12-10 | 2017-10-11 | Стейт Грид Корпорейшн Оф Чайна | Способ и устройство для определения местонахождения однофазного замыкания на землю в распределительной сети на основе вейвлет-преобразования переходных сигналов |
RU2668336C1 (ru) * | 2017-09-11 | 2018-09-28 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" | Способ определения места короткого замыкания на линиях электропередач |
RU2687987C2 (ru) * | 2016-05-11 | 2019-05-17 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Способ раннего обнаружения межвиткового замыкания в обмотке работающей электрической машины |
CN109901007A (zh) * | 2019-03-21 | 2019-06-18 | 国家电网有限公司 | 基于分层代理智能决策的小电流单相接地故障定位方法 |
RU2718471C1 (ru) * | 2019-09-16 | 2020-04-08 | Общество с ограниченной ответственностью Внедренческое предприятие "Наука, техника, бизнес в энергетике" | Способ контроля правильности подключения присоединений в устройстве определения повреждённого фидера в сетях с нейтралью, заземлённой через дугогасящий реактор |
RU2771222C1 (ru) * | 2021-01-13 | 2022-04-28 | Акционерное общество "Сетевая компания" | Способ определения поврежденного фидера при однофазном замыкании на землю в распределительной электрической сети |
RU2786506C1 (ru) * | 2022-03-15 | 2022-12-21 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" | Способ выделения воздушной линии электропередачи с однофазным замыканием на землю в трехфазных электрических сетях |
CN117424350A (zh) * | 2023-12-18 | 2024-01-19 | 安徽凯川电力保护设备有限公司 | 一种接地脉选动态监控控制器 |
-
2003
- 2003-12-24 RU RU2003137341/28A patent/RU2254586C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ДУДАРЕВ Л.Е. др., Комплексная защита от замыканий на землю, "Электрические станции", 1981, №7, с.68. * |
Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2546188C1 (ru) * | 2011-03-17 | 2015-04-10 | Абб Текнолоджи Лтд. | Устройство и способ идентификации неисправности на линии передачи на основе напряжения |
RU2632989C2 (ru) * | 2012-12-10 | 2017-10-11 | Стейт Грид Корпорейшн Оф Чайна | Способ и устройство для определения местонахождения однофазного замыкания на землю в распределительной сети на основе вейвлет-преобразования переходных сигналов |
RU2516371C1 (ru) * | 2013-02-05 | 2014-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Исследовательский центр "Бреслер" | Способ определения поврежденного фидера при замыкании на землю в распределительной сети |
RU2565060C2 (ru) * | 2013-09-10 | 2015-10-20 | Открытое акционерное общество "Межрегиональная распределительная сетевая компания Юга" (ОАО "МРСК Юга") | Способ централизованной селективной защиты от замыканий на землю в распределительной электрической сети |
RU2687987C2 (ru) * | 2016-05-11 | 2019-05-17 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Способ раннего обнаружения межвиткового замыкания в обмотке работающей электрической машины |
CN107064733B (zh) * | 2017-03-15 | 2020-01-24 | 长沙理工大学 | 配电网柔性接地装置单相接地故障选线与消弧方法 |
CN107064733A (zh) * | 2017-03-15 | 2017-08-18 | 长沙理工大学 | 配电网柔性接地装置单相接地故障选线与消弧方法 |
RU2668336C1 (ru) * | 2017-09-11 | 2018-09-28 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" | Способ определения места короткого замыкания на линиях электропередач |
CN109901007A (zh) * | 2019-03-21 | 2019-06-18 | 国家电网有限公司 | 基于分层代理智能决策的小电流单相接地故障定位方法 |
CN109901007B (zh) * | 2019-03-21 | 2020-12-22 | 国家电网有限公司 | 基于分层代理智能决策的小电流单相接地故障定位方法 |
RU2718471C1 (ru) * | 2019-09-16 | 2020-04-08 | Общество с ограниченной ответственностью Внедренческое предприятие "Наука, техника, бизнес в энергетике" | Способ контроля правильности подключения присоединений в устройстве определения повреждённого фидера в сетях с нейтралью, заземлённой через дугогасящий реактор |
RU2771222C1 (ru) * | 2021-01-13 | 2022-04-28 | Акционерное общество "Сетевая компания" | Способ определения поврежденного фидера при однофазном замыкании на землю в распределительной электрической сети |
RU2786506C1 (ru) * | 2022-03-15 | 2022-12-21 | Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Новосибирский Государственный Технический Университет" | Способ выделения воздушной линии электропередачи с однофазным замыканием на землю в трехфазных электрических сетях |
RU2812783C1 (ru) * | 2023-07-24 | 2024-02-02 | Публичное акционерное общество "Россети Сибирь" | Датчик высокочастотных сигналов устройства селективного определения поврежденного присоединения и расстояния от подстанции до места возникновения однофазного замыкания на землю в распределительных сетях 6-35 кв |
CN117424350A (zh) * | 2023-12-18 | 2024-01-19 | 安徽凯川电力保护设备有限公司 | 一种接地脉选动态监控控制器 |
CN117424350B (zh) * | 2023-12-18 | 2024-04-16 | 安徽凯川电力保护设备有限公司 | 一种接地脉选动态监控控制器 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Zhang et al. | Model-based general arcing fault detection in medium-voltage distribution lines | |
Stone | Partial discharge diagnostics and electrical equipment insulation condition assessment | |
RU2254586C1 (ru) | Способ определения фидера с однофазным дуговым замыканием на землю в радиальных распределительных кабельных сетях | |
Wouters et al. | Effect of cable load impedance on coupling schemes for MV power line communication | |
US5726574A (en) | Method of locating a fault in an electric power cable | |
Keitoue et al. | Lightning caused overvoltages on power transformers recorded by on-line transient overvoltage monitoring system | |
Yutthagowith | Rogowski coil with a non-inverting integrator used for impulse current measurement in high-voltage tests | |
RU2738469C1 (ru) | Способ определения фидера с однофазным замыканием на землю в трехфазных электрических сетях с неэффективно заземленной нейтралью | |
Arunkumar et al. | Impulse testing of power transformers–a model reference approach | |
Oyama et al. | Development of detection and diagnostic techniques for partial discharges in GIS | |
Shi et al. | Travelling waves‐based identification of sub‐health condition of feeders in power distribution system | |
Kachesov et al. | Monitoring in 6–35 kV power networks, location of single-phase ground fault and detection of fault feeder | |
Leterme et al. | HVDC grid protection algorithm performance assessment | |
WO1999042845A1 (en) | Method and apparatus for monitoring ac circuits | |
Steurer et al. | Calculating the transient recovery voltage associated with clearing transformer determined faults by means of frequency response analysis | |
Ozawa et al. | Lightning surge analysis in a multi-conductor system for substation insulation design | |
Chen et al. | Arcing current features extraction using wavelet transform | |
Ozansoy et al. | Skewness and kurtosis analysis of high impedance fault currents | |
Naseri et al. | Incipient fault monitoring of medium voltage UD-EPR power cable using Rogowski coil | |
Noori et al. | A new combined adaptive cumulative sum‐based fault detector for multi‐terminals high voltage direct current transmission lines | |
Stewart et al. | Conducted immunity requirements for equipment operational during high voltage network switching operations | |
Gudžius et al. | Real time monitoring of the state of smart grid | |
Dedović et al. | Experimental investigation of ferroresonance and mitigation measures in 35 kv isolated networks | |
Tunç et al. | Residual Voltage Tests of 4.5 kV Metal Oxide Surge Arrester | |
Feser et al. | On-site dielectric testing of GIS: theoretical and practical considerations |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20081225 |